热激发低钙粉煤灰制备矿物聚合材料及其性能

论文摘要

就目前来看,电力工业发展仍以火电为主,这意味着粉煤灰的排放量将继续急剧增加,粉煤灰的堆放占用大量土地并严重污染环境。矿物聚合材料具有优异的力学和耐高温等性能,研究表明粉煤灰可应用于矿物聚合材料的制备。粉煤灰的低活性导致矿物聚合材料的早期强度很低,不利于粉煤灰的高效利用。本文以低钙粉煤灰作为唯一的硅铝原料制备了矿物聚合材料,并探讨了养护温度、水灰比、钠水玻璃模数、Na2O掺量和养护时间对其抗压强度的影响及其特性。最优抗压强度对应的各参数分别为80℃、0.34、1.5、10%和18 h。结果表明,适当提高养护温度、Na2O掺量,延长养护时间,降低水灰比和适宜的钠水玻璃模数有利于抗压强度的发展。XRD、SEM、FTIR和NMR分析表明,低钙粉煤灰基矿物聚合材料由矿物聚合材料凝胶包裹着未反应相组成。在低钙粉煤灰基矿物聚合材料最优参数的基础上,掺入含钙物料制备了矿物聚合材料,并探讨了生石灰掺量和建筑石膏掺量对其抗压强度的影响及其特性。最优抗压强度对应的生石灰掺量和建筑石膏掺量分别为10%和5%。结果表明,适宜的生石灰掺量和建筑石膏掺量有利于早期抗压强度的发展,但不利于后期抗压强度的发展。XRD和SEM分析表明,掺钙粉煤灰基矿物聚合材料由矿物聚合材料凝胶、水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙钒石和未反应相组成。在低钙粉煤灰基矿物聚合材料最优参数的基础上,制备了低钙粉煤灰基矿物聚合材料粘结铁尾矿制品,并探讨了低钙粉煤灰基矿物聚合材料的高温特性以及铁尾矿掺量和处理温度对制品强度的影响。TG、XRD和SEM分析表明低钙粉煤灰基矿物聚合材料具有良好的耐高温性能。最佳铁尾矿掺量为100%,1000℃处理2h后的抗压和抗拉强度损失率分别为52%和40%。结果表明适宜的铁尾矿掺量有利于强度的发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 矿物聚合材料概述
• 1.2.1 矿物聚合材料的结构
• 1.2.2 矿物聚合材料的应用
• 1.2.3 矿物聚合反应机理
• 1.3 矿物聚合材料研究现状
• 1.3.1 原料组成
• 1.3.2 原料配比
• 1.3.3 制备工艺
• 1.4 存在的问题
• 1.5 研究的目的和意义
• 1.6 研究的内容
• 第二章 实验原料、设备和方法
• 2.1 实验原料和设备
• 2.2 原料的性质
• 2.2.1 硅铝原料
• 2.2.2 碱激发剂
• 2.2.3 含钙掺和料
• 2.2.4 细集料
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验设计
• 2.3.2 制备方法
• 2.3.3 表征方法
• 第三章 低钙粉煤灰基矿物聚合材料的性能
• 3.1 引言
• 3.2 低钙粉煤灰基矿物聚合材料抗压强度的影响因素
• 3.2.1 养护温度的影响
• 3.2.2 水灰比的影响
• 3.2.3 钠水玻璃的影响
• 3.3 低钙粉煤灰基矿物聚合材料的特性
• 3.3.1 XRD
• 3.3.2 FTIR
• 3.3.3 MAS-NMR
• 3.3.4 SEM
• 3.4 低钙粉煤灰基矿物聚合材料的反应机理
• 3.5 小结
• 第四章 掺钙粉煤灰基矿物聚合材料的性能
• 4.1 引言
• 4.2 火山灰反应
• 4.3 掺钙粉煤灰基矿物聚合材料抗压强度的影响因素
• 4.3.1 生石灰掺量的影响
• 4.3.2 建筑石膏掺量的影响
• 4.4 掺钙粉煤灰基矿物聚合材料的特性
• 4.4.1 XRD
• 4.4.2 SEM
• 4.5 掺钙粉煤灰基矿物聚合材料的反应机理
• 4.6 小结
• 第五章 低钙粉煤灰基矿物聚合材料粘结铁尾矿制品的高温性能
• 5.1 引言
• 5.2 低钙粉煤灰基矿物聚合材料的高温特性
• 5.2.1 热稳定性
• 5.2.2 XRD
• 5.3 低钙粉煤灰基矿物聚合材料粘结铁尾矿制品高温强度的影响因素
• 5.3.1 铁尾矿掺量的影响
• 5.3.2 处理温度的影响
• 5.4 低钙粉煤灰基矿物聚合材料粘结铁尾矿制品的高温形貌
• 5.4.1 宏观形貌
• 5.4.2 微观形貌
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书